第一单元化石燃料与有机化合物课件.ppt

1、专题专题3 有机化合物的获得与应用有机化合物的获得与应用第一单元第一单元 化石燃料与有机化合物化石燃料与有机化合物第一课时第一课时 天然气的利用天然气的利用 甲烷甲烷一、有机物的概念及组成一、有机物的概念及组成1、有机物、有机物:是含碳化合物（CO、CO2、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物等除外）或碳氢化合物及其衍生物的总称。2、组成元素：、组成元素：碳、氢、碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等化石 燃料天然气石油煤组成 元素主要是C、H主要是C、H，还有少量S、O、N等含量最高的元素是C，其次是 H，还有少量S、P、N等 主要成分甲烷甲烷 各种液态碳氢化合物，其中溶有气态和固态碳氢化合物 有机化

2、合物有机化合物和无机物无机物组成的复杂混合物 二、化石燃料的组成与成分二、化石燃料的组成与成分三、天然气三、天然气 甲烷甲烷象曰：泽中有火象曰：泽中有火史记史记载，在公元前载，在公元前3世纪，当时担任蜀郡世纪，当时担任蜀郡太守的水利专家李冰就曾在今天的四川邛崃太守的水利专家李冰就曾在今天的四川邛崃一带凿井汲卤，并利用开采盐井过程中取得一带凿井汲卤，并利用开采盐井过程中取得的天然气煮卤熬盐。的天然气煮卤熬盐。1、甲烷的使用史及古代文学、甲烷的使用史及古代文学西汉西汉 扬雄扬雄蜀都赋蜀都赋：“铜梁金堂，火井龙湫。铜梁金堂，火井龙湫。”西晋西晋 左思左思蜀都赋蜀都赋：“火井沉荧于幽泉，高焰飞煽于天陲

3、。火井沉荧于幽泉，高焰飞煽于天陲。”北周北周 庾信庾信苦热行苦热行：“火井沈荧散，炎洲高焰通。火井沈荧散，炎洲高焰通。”唐明皇李隆基唐明皇李隆基温泉对雪温泉对雪：“未见温泉冰，宁知火井灭。未见温泉冰，宁知火井灭。”唐唐代代 李白大猎赋李白大猎赋：“土囊烟阴，火井冰闭土囊烟阴，火井冰闭。”唐代唐代 杜甫西山杜甫西山：“烟尘侵火井，雨雪闭松州烟尘侵火井，雨雪闭松州。”唐代唐代 白居易初到忠州登东楼，寄万州杨八使君白居易初到忠州登东楼，寄万州杨八使君：“隐隐煮盐火，漠漠烧缌烟隐隐煮盐火，漠漠烧缌烟。”北宋北宋 刘攽刘攽送郑秘丞知邛州蒲江县送郑秘丞知邛州蒲江县：“井火煮盐收倍利，山田种芋劝深耕。井火煮

4、盐收倍利，山田种芋劝深耕。”明朝明朝 蓝玉蓝玉火井赋火井赋：“辉堪照读，处士免凿壁而偷；焰可爇飧，邻妇免青唇之吹。辉堪照读，处士免凿壁而偷；焰可爇飧，邻妇免青唇之吹。”清朝乾隆皇帝清朝乾隆皇帝火井诗火井诗(见见四川盐法志四川盐法志)：“羲之广异闻，火井欲具示。未曾读汉书，羲之广异闻，火井欲具示。未曾读汉书，郡国志原备郡国志原备”清朝清朝 冀应熊冀应熊观火井观火井：“燃藜偏向垂泉引，钻燧无需取木方。天用活民同菽粟，人将燃藜偏向垂泉引，钻燧无需取木方。天用活民同菽粟，人将煮井代榆桑。煮井代榆桑。”清朝清朝 金肖孙金肖孙山川下山川下火井火井：“有井穿砀谷，烈炎伏其中有井穿砀谷，烈炎伏其中九渊一炬起，

5、高岭列灶烘；九渊一炬起，高岭列灶烘；能省樵山力，兼成煮海功。能省樵山力，兼成煮海功。”2、甲烷组成与结构、甲烷组成与结构【交流与讨论【交流与讨论】某气态物质由碳氢两元素组成，在标况下该气态某气态物质由碳氢两元素组成，在标况下该气态 物质的密度为物质的密度为0.717g/L，其中氢元，其中氢元 素的质量分数素的质量分数 为为25%，求该物质的分子式。，求该物质的分子式。M22.4L/mol 0.717g/L=16g/molH元素的原子个数元素的原子个数16 2514C元素的原子个数元素的原子个数(164)121 所以，该烃的分子式：所以，该烃的分子式：CH4小知识：小知识：甲烷是甲烷是最简单最简

6、单的有机物，同时也是含的有机物，同时也是含C量量最低最低、含含H量最高量最高的气态氢化物。的气态氢化物。分子式分子式CH4电子式电子式 HH C H H结构式结构式 HH C H H空间结构空间结构正四面体型正四面体型比例模型球棍模型2、甲烷组成与结构、甲烷组成与结构3、甲烷物理性质及自然界中的存在甲烷物理性质及自然界中的存在 甲烷是甲烷是无色无色、无味无味的的气气体，密度是体，密度是0.717g/L (标准状况标准状况)比空气比空气小小，难溶于水难溶于水。甲烷是池沼底部产生的甲烷是池沼底部产生的沼气沼气和煤矿的坑道所产生的和煤矿的坑道所产生的坑气坑气(瓦斯瓦斯)以及以及天然气天然气的主要成分

7、。这些甲烷都是在的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。作用而生成的。千年希望千年希望可燃冰可燃冰可燃冰是天然气可燃冰是天然气(甲烷等甲烷等)的水合物，的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为它易燃烧，外形似冰，被称为“可可燃冰燃冰”。“可燃冰可燃冰”储量较大，储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源。可燃冰将成为最理想替代能源。世界可燃冰分布图世界可燃冰分布图中国首次试开采可燃冰成功 燃烧能量超石油数十倍 2017-05-18 13:33:26 新华网 国土资源部中国地质调查局今天国土资源部中国地质调查局今天(5

8、月月18日日)在南海宣布，我国正在南海北部神狐在南海宣布，我国正在南海北部神狐海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域海域进行的可燃冰试采获得成功，这也标志着我国成为全球第一个实现了在海域可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。可燃冰试开采中获得连续稳定产气的国家。可燃冰，学名天然气水合物，是一种高效清洁，储量巨大的新能源。可燃冰，学名天然气水合物，是一种高效清洁，储量巨大的新能源。可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧

9、化碳和水，污染比煤、石油、形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比煤、石油、天然气小很多，但能量高出十倍。天然气小很多，但能量高出十倍。此外，可燃冰储量巨大，所含有机碳资源总量相当于全球已知煤、此外，可燃冰储量巨大，所含有机碳资源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍，被国际公认为石油、天然气的接替能源。石油和天然气总量的两倍，被国际公认为石油、天然气的接替能源。中国储量中国储量|南海预计有南海预计有680亿吨油当量的可燃冰亿吨油当量的可燃冰那么，作为一种高效清洁能源，那么，作为一种高效清洁能源，“可燃冰可燃冰”在中国境内的储量有多少？我国作为在中国境内的储量有多少

10、？我国作为第三大冻土大国，具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。国土资源部第三大冻土大国，具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。国土资源部专家曾表示，通过专家曾表示，通过15年的调查和预测，在南海地区预计有年的调查和预测，在南海地区预计有680亿吨油当量的亿吨油当量的“可燃冰可燃冰”；除了南海外，在青海地区又发现了；除了南海外，在青海地区又发现了350亿吨标准油当量的天然气水亿吨标准油当量的天然气水合物，中国能源网信息官韩晓平表示，考虑到青藏高原仍有未探明储量的资源，合物，中国能源网信息官韩晓平表示，考虑到青藏高原仍有未探明储量的资源，这一地区的这一地区的“可燃冰可燃冰”资源储量将会更

11、大。资源储量将会更大。通常情况下，甲烷比较稳定。通常情况下，甲烷比较稳定。结论：甲烷与结论：甲烷与KMnO4溶液不发生反应溶液不发生反应把甲烷气体分别通入酸性把甲烷气体分别通入酸性KMnO4溶液中，溶液中，观察现象。观察现象。与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应(1)、稳定性：、稳定性：通常情况下通常情况下，甲烷稳定。一般不与强酸、强碱和甲烷稳定。一般不与强酸、强碱和 强氧化剂等发生化学反应。强氧化剂等发生化学反应。既不与酸性高锰酸钾溶液也不与溴水反应。既不与酸性高锰酸钾溶液也不与溴水反应。4 4、甲烷的化学性质、甲烷的化学性质CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点

12、燃有机反应方程式中用有机反应方程式中用“”不用不用“”(2)、可燃性、可燃性氧化反应氧化反应明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热点燃明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热点燃注意注意:2、甲烷、氢气等可燃性气体点燃之前应注意什么？如何检验CH4的纯度？【交流与讨论】1、已知1mol甲烷燃烧生成二氧化碳和液态水，放出的热量890.3KJ，写出甲烷燃烧的热化学方程式。3、怎样通过实验证明甲烷中含有碳、氢两种元素？CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H=-890.3 KJ.mol-1甲烷前必须验纯，否则有可能会爆炸，甲烷前必须验纯，否则有可能会爆炸，CH4爆炸极限：爆炸极限：5%15.4%安静

13、燃烧，安静燃烧，产生淡蓝产生淡蓝色火焰色火焰罩一只干燥的烧杯罩一只干燥的烧杯烧杯内壁有水珠生成烧杯内壁有水珠生成有水生成有水生成向上述烧杯中滴加向上述烧杯中滴加澄清石灰水并振荡澄清石灰水并振荡石灰水变浑浊石灰水变浑浊有有CO2生成生成(3)、甲烷与氯气的反应、甲烷与氯气的反应现象：试管内气体黄绿色逐渐褪去、水位不断上升、内壁有油现象：试管内气体黄绿色逐渐褪去、水位不断上升、内壁有油 状物质生成、水槽中有白色沉淀出现。状物质生成、水槽中有白色沉淀出现。说明：光照条件下，甲烷与氯气发生了反应说明：光照条件下，甲烷与氯气发生了反应反反应应机机理：理：一氯甲烷（无色气体）一氯甲烷（无色气体）二氯甲烷（

14、难溶于水的无色液体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体）三氯甲烷又叫氯仿（有机溶剂、麻醉剂）三氯甲烷又叫氯仿（有机溶剂、麻醉剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）取代反应与置换反应的比较：取代反应与置换反应的比较：有机物分子里的某些原子（或原子团）被其它原子有机物分子里的某些原子（或原子团）被其它原子（或原子团）所取代的反应叫做取代反应（或原子团）所取代的反应叫做取代反应【交流与讨论】1、二氯甲烷可以写成 两种形式，它们是同分异构体吗？2、能否用CH4和Cl2反应制取纯净的CH3Cl？如果CH4和Cl2按体积比1 1 混合反应，能否只得到CH3Cl?3、

15、假设1 mol CH4中的H原子完全被取代，最多需要多少摩尔Cl2？最多能生成多少摩尔HCl?不是，它们是同一种物质不是，它们是同一种物质不能，因为甲烷的不能，因为甲烷的4步取代，并不是要等到第步取代，并不是要等到第1步完全反应完才进行第步完全反应完才进行第2步，步，而是只要有而是只要有CH3Cl生成第生成第2步就有可能接着反应，以此类推。步就有可能接着反应，以此类推。4mol 4mol(4)、隔绝空气加热、隔绝空气加热CH4 C +2H2高温高温合成氨、汽油的原料合成氨、汽油的原料橡胶工业的原料还橡胶工业的原料还可以用于制造颜料、油墨、油漆等可以用于制造颜料、油墨、油漆等甲烷在隔绝空气加热时

16、很难分解，大约在甲烷在隔绝空气加热时很难分解，大约在1500时能分解成炭黑和时能分解成炭黑和氢气。氢气。5、甲烷的用途、甲烷的用途1、烃：、烃：仅含碳和氢两种元素仅含碳和氢两种元素的有机化合物的有机化合物 称为碳氢化合物，又称为烃。称为碳氢化合物，又称为烃。+=烃烃tng q气气n火火tng 四、烃、烷烃、同系物四、烃、烷烃、同系物2、烃的种类烃的种类(1)、链烃、链烃:碳键首尾不相连的烃碳键首尾不相连的烃;环烃环烃:碳键首尾相连成环的烃碳键首尾相连成环的烃;(2)、饱和烃、饱和烃:碳碳键全部是单键碳碳键全部是单键，其余价键均与氢原子相结合的烃，其余价键均与氢原子相结合的烃;不饱和烃不饱和烃:

17、含含 、的烃。的烃。的一系列化合物的一系列化合物(2)、结构特点：、结构特点：碳碳单键、链状、碳碳单键、链状、C原子剩余价键全部和氢结合。原子剩余价键全部和氢结合。(1)、烷烃的概念、烷烃的概念【交流与讨论】含有多个碳原子的烷烃(碳原子个数大于或等于3)的所有碳原子都在一条直线上吗？碳原子均饱和。碳原子均饱和。链状链状碳原子数不同碳原子数不同。烷烃同系物烷烃同系物结构相似：结构相似：分子组成：分子组成：比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，比较甲烷与乙烷，乙烷与丙烷，在分子组成上的差异在分子组成上的差异思考思考分析分析碳原子数相邻的烷烃之间相差碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子团原子团烷烃的通式：

18、烷烃的通式：CnH2n+2（n1）4、同系物：、同系物：结构相似结构相似、分子组成上相差一个或若干个、分子组成上相差一个或若干个CH2 原子团原子团 的物质间互称的物质间互称。5、烷烃性质：烷烃的化学性质与甲烷相似，请写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式)：、丙烷的燃烧：、乙烷氯乙烷(写第一步即可)：(1)、n=110,依次用依次用 (2)、n=11,用汉字表示为用汉字表示为“某烷某烷”丁、丁、癸癸 乙、乙、甲、甲、丙、丙、戊、戊、己、己、庚、庚、辛、辛、壬、壬、如如C5H12命名为命名为:如如C16H34命名为命名为:表示为表示为“某烷某烷”6、简单烷烃的命名、简单烷烃的命名(习惯命名习惯命名)戊烷戊烷十六烷十六烷稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾褪色物理性质物理性质化学性质化学性质氧化反应氧化反应分解反应分解反应取代反应取代反应决决 定定 反应反应无色无味的气体，无色无味的气体，极难溶于水，极难溶于水，密度比空气小。密度比空气小。甲烷的结构：正四面体甲烷的结构：正四面体小结小结